JP6059349B2 - 3D memory array architecture - Google Patents
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Description
[関連出願]
本開示は、弁護士整理番号1001.0690001を有し、「THREE DIMENSIONAL MEMORY ARRAY ARCHITECTURE」と題する、本願と共に出願する、米国特許出願第13/600,777号に関連し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
[Related applications]
This disclosure relates to US patent application Ser. No. 13 / 600,777, filed with this application, having attorney docket number 1001.0690001 and entitled “THREE DIMENSIONAL MEMORY ARRAY ARCHITECTURE”, which is hereby incorporated by reference in its entirety. Embedded in the book.
本開示は、一般に、半導体デバイスに関し、特に、3次元メモリアレイアーキテクチャおよびその形成方法に関する。 The present disclosure relates generally to semiconductor devices, and more particularly to three-dimensional memory array architectures and methods of forming the same.
メモリデバイスは、通常は、コンピュータまたは他の電子デバイス内の内部用半導体集積回路として提供される。多くの、異なる形式のメモリが存在しており、とりわけ、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読取り専用メモリ(ROM)、ダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)、同期型ダイナミックランダムアクセスメモリ(SDRAM)、抵抗可変メモリ、およびフラッシュメモリが含まれる。抵抗可変メモリの形式には、とりわけ、相変化材料(PCM)メモリ、プログラマブル導体メモリ、および抵抗ランダムアクセスメモリ(RRAM)を含む。 The memory device is typically provided as an internal semiconductor integrated circuit in a computer or other electronic device. There are many different types of memory, among others random access memory (RAM), read only memory (ROM), dynamic random access memory (DRAM), synchronous dynamic random access memory (SDRAM), resistance variable memory , And flash memory. Resistance variable memory types include, among other things, phase change material (PCM) memory, programmable conductor memory, and resistance random access memory (RRAM).
メモリデバイスは、高メモリ密度、高信頼性、および無電力でのデータ保持の必要性から、不揮発性メモリとして広範囲の電子的用途に利用される。不揮発性メモリは、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯メモリスティック、ソリッドステートドライブ(SSD)、デジタルカメラ、セルラ電話機、MP3等の携帯音楽プレーヤ、動画プレーヤ、および他の電子デバイスに使用され得る。 Memory devices are utilized for a wide range of electronic applications as non-volatile memories due to the high memory density, high reliability, and the need for data retention without power. Non-volatile memory may be used, for example, in personal computers, portable memory sticks, solid state drives (SSD), digital cameras, cellular telephones, portable music players such as MP3, video players, and other electronic devices.
メモリデバイス製作に関する絶え間ない取り組みは、メモリデバイスの小型化、メモリデバイスの記憶密度の増大、および/またはメモリデバイスコストの制限にある。一部のメモリデバイスは、2次元アレイに配置されたメモリセルを含み、メモリセルは全て同一面に配置される。対照的に、種々のメモリデバイスは、複数の階層のメモリセルを有する3次元(3D)アレイに配置されたメモリセルを含む。 The constant efforts for memory device fabrication are memory device miniaturization, memory device storage density increase, and / or memory device cost limitations. Some memory devices include memory cells arranged in a two-dimensional array, all of which are arranged on the same plane. In contrast, various memory devices include memory cells arranged in a three-dimensional (3D) array having multiple levels of memory cells.
3次元(3D)メモリアレイおよびその形成方法を提供する。例示の3次元メモリアレイは、少なくとも絶縁材料によって互いに分離された複数の第1の導電線と、複数の第1の導電線に対して実質的に直角に延在するように配置された少なくとも1本の導電延長部とを備える積層体を備えることができ、少なくとも1本の導電延長部は、複数の第1の導電線の少なくとも1本の一部分と交差する。記憶素子材料が、少なくとも1本の導電延長部の周囲に形成される。セル選択材料が、少なくとも1本の導電延長部の周囲に形成される。 A three-dimensional (3D) memory array and a method for forming the same are provided. The exemplary three-dimensional memory array includes a plurality of first conductive lines separated from each other by at least an insulating material, and at least one arranged to extend substantially perpendicular to the plurality of first conductive lines. A stack comprising a plurality of conductive extensions, wherein at least one conductive extension intersects at least a portion of at least one of the plurality of first conductive lines. A storage element material is formed around at least one conductive extension. A cell selection material is formed around at least one conductive extension.
本開示の実施形態では、相変化材料(PCM)メモリセルの垂直統合を実装する。開示された3次元メモリアレイは、従来の2次元メモリアレイよりも高密度である。さらに、この製造工程は、例えば3Dアレイの形成に関連するマスク数を減少することにより、マスク数の量が減少されたという点において3次元メモリアレイアーキテクチャを製造するための他の手法よりも複雑でなく、かつ安価であり得る。したがって、本開示の製造工程は、従来の手法のものよりも安価であり得る。 Embodiments of the present disclosure implement vertical integration of phase change material (PCM) memory cells. The disclosed three-dimensional memory array is denser than conventional two-dimensional memory arrays. In addition, the manufacturing process is more complex than other approaches to manufacturing a three-dimensional memory array architecture in that the amount of masks is reduced, for example, by reducing the number of masks associated with forming a 3D array. It can be inexpensive. Accordingly, the manufacturing process of the present disclosure may be cheaper than that of conventional techniques.
本開示の以下の詳細な説明では、その一部を形成する添付図面に対して参照を行うが、図面には、本開示の1つ以上の実施形態をどのように実施すればよいかが図解により示される。これらの実施形態は、当業者が本開示の実施形態を実施できるように充分に詳細に説明するが、他の実施形態を利用してもよく、また本開示の範囲から逸脱しなければ、工程上の、電気的な、および/または構造上の変更を行っても構わないことを理解すべきである。 In the following detailed description of the disclosure, reference will be made to the accompanying drawings that form a part hereof, and in which is shown by way of illustration how one or more embodiments of the disclosure may be practiced. Indicated. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the embodiments of the present disclosure, but other embodiments may be utilized and process steps may be made without departing from the scope of the present disclosure. It should be understood that the above electrical and / or structural changes may be made.
本明細書中の数字は付番規則に従っており、第1の桁は図面番号に対応し、残りの桁は図中の構成要素または構成部品を特定している。異なる図面間の類似の構成要素または構成部品は、類似する桁を用いることにより特定できる。例えば、102は図1中の要素「02」を参照し、類似の構成要素が図2中で202として参照できる。また、本明細書で用いられる場合、「複数の(a number of)」特定の構成要素および/または特長は、1個以上のそのような構成要素および/または特長を指している可能性がある。 The numbers in this specification follow the numbering convention, with the first digit corresponding to the drawing number and the remaining digits identifying the component or component in the figure. Similar components or components between different drawings can be identified by using similar digits. For example, 102 may refer to element “02” in FIG. 1 and a similar component may be referred to as 202 in FIG. Also, as used herein, a “a number of” specific components and / or features may refer to one or more such components and / or features. .
本明細書に用いる場合、「実質的に」の語は、修正された特徴は絶対的である必要はないが、その特徴の利点を達成するように充分に忠実であることを意図する。例えば、「実質的に平行な」とは、絶対的な平行度には限定されず、直角の方向より平行な方向に少なくとも近い方向を含み得る。同様に、「実質的に直交する」とは、絶対的な直交度には限定されず、平行の方向より直角な方向に少なくとも近い方向を含み得る。 As used herein, the term “substantially” intends that the modified feature need not be absolute, but is faithful enough to achieve the advantages of that feature. For example, “substantially parallel” is not limited to absolute parallelism and may include directions that are at least closer to parallel directions than perpendicular directions. Similarly, “substantially orthogonal” is not limited to absolute orthogonality, and may include directions that are at least closer to directions perpendicular to parallel directions.
図1は、従来技術の2次元メモリアレイ100を示す。様々なメモリデバイスは、メモリアレイ100を備え得る。メモリアレイ100は、複数のワード線102および複数のビット線104を備え得る。ワード線102は、一階層では実質的に互いに平行に配置され、ビット線104は、異なる階層で実質的に互いに平行に配置される。ワード線102とビット線104とは、実質的に互いに直角に、例えば、直交して、さらに配置される。各ワード線102およびビット線104に対して示す添え字は、特定階層内でのそれぞれの線の順位を示す。
FIG. 1 shows a prior art two-
そのようなアーキテクチャで、メモリセル106は、行および列からなる行列に配置され得る。メモリセル106は、ワード線102とビット線104との交差に位置付けられ得る。すなわち、メモリセル106は、クロスポイントアーキテクチャに配置される。メモリセル106は、ワード線102とビット線104とが互いに接近する場所、例えば交差、重なり等、に位置付けられる。ワード線102およびビット線104は異なる階層に形成されるので、ワード線102およびビット線104は互いに交差しない。
With such an architecture, the
図2は、従来技術の3次元メモリアレイ208を示す。メモリアレイ208は、複数のワード線210、212および複数のビット線214を備え得る。ワード線210は、一階層で実質的に互いに平行に配置され、ワード線212は、異なる階層で実質的に互いに平行に配置される。図2に示すように、ビット線214は、ワード線210および212が位置付けられる階層のどちらとも異なる、例えば、ワード線210および212が位置付けられる階層間の、階層に実質的に互いに平行に配置される。ビット線214は、ワード線210、212に実質的に直角に、例えば、直交して、さらに配置される。
FIG. 2 shows a prior art three-
メモリセル216、218は、図2に示されるように、ワード線210、212とビット線214の交差箇所にあるクロスポイントアーキテクチャ内に配置される。メモリセル216は、ワード線210とビット線214との間に配置され、メモリセル218は、ワード線212とビット線214との間に配置される。このように、メモリセルは、複数の階層に配置され、それぞれの階層はクロスポイントアーキテクチャ内に構築されたメモリセルを有する。階層は、互いに異なる階層に形成され、したがって垂直方向に積み重ねられる。メモリセルは、ワード線212とビット線214が形成された階層の間の階層に形成される。
図2に示す3次元メモリアレイ208は、共通のビット線214と別個のワード線210、212とを有するメモリセル216、218を含む。すなわち、図1に示されるメモリアレイ100と比較すると、メモリアレイ208内のメモリセルの追加の階層は、例えばメモリセル218の上のワード線212などのワード線の別の階層の追加を必要とする。ビット線214は、ビット線214に隣接して垂直方向に、例えばビットライン214の真上および真下に、位置付けられたメモリセル216、218に共通である。このような隣接は、ビット線214が最大でも2つのメモリセルに共通であるように制限する。さらに一般的には、3次元メモリアレイは、図2で示されるよりも、例えば図2で示されるように構成されたより多くの積み重ねられた階層を有し得る。しかしながら、互いの上に複数のメモリアレイ208を積み重ねることなどにより、メモリセルのより多くの階層を追加すると、メモリセルのそれぞれの追加の階層のための追加のワード線を画定することと、追加のメモリセルのそれぞれの新しい階層(または、最大でも階層対)のための追加のビット線を画定することと、が必要になる。
The three-
各ワード線210、212に対して示す添え字は、特定階層内のワード線の階層および順位を示す。例えば、ワード線210(WL3、0)は、階層0内の位置3に位置付けられていることが示され、ワード線212(WL3、1)は、階層1内の位置3に位置付けられていることが示される。したがって、メモリセル216は、図2に、ビット線214、すなわち、BL0、とビット線214下方のワード線、すなわち、WL2、0、との間に位置付けられて示され、メモリセル218は、図2に、ビット線214、すなわち、BL0、とビット線214上方のワード線、すなわち、WL2、1、との間に位置付けられて示されている。
The subscripts shown for the word lines 210 and 212 indicate the hierarchy and rank of the word lines in the specific hierarchy. For example, word line 210 (WL 3, 0 ) is shown to be located at position 3 in hierarchy 0, and word line 212 (WL 3, 1 ) is located at position 3 in
図3は、本開示の複数の実施形態に従った3次元メモリアレイ320を示す。複数の実施形態で、アクセス線は、ワード線(WL)と呼ぶこともあり、複数の階層、例えば、高さ、階、面上、に配設される。例えば、ワード線は、N個の階層に配設できる。絶縁材料、例えば、誘電材料がワード線の階層を分離する。したがって、絶縁材料により分離されたワード線の階層が、WL/絶縁材料の積層体を形成する。データ線は、ビット線(BL)と呼ぶことがき、ワード線に実質的に直角に配置され、N個の階層のワード線上方の階層、例えば、N+1階層、に位置付けられる。それぞれのビット線は、ワード線の近くに、例えば垂直延長部などの複数の導電延長部を有することができ、メモリセルは垂直延長部とワード線との間に形成される。
FIG. 3 illustrates a three-
メモリアレイ320は、本明細書でワード線として参照され得るアクセス線などの複数の導電線322と、本明細書でビット線として参照され得るデータ線などの導電線324と、を備え得る。ワード線322は、複数の階層内に配置できる。図3では、ワード線322が、4階層内に配置されて示されている。しかし、ワード線322を配置できる階層の数はこの数に限定されず、ワード線322をより多数、または少数、の階層に配置できる。ワード線322は、特定階層内で実質的に互いに平行に配置される。ワード線322は、積層体で垂直に整合される。すなわち、複数階層の各々内のワード線322は、各階層内で同一な相対場所に位置付けられ、直上および/または直下のワード線322と整合される。ワード線322を形成する階層の間および特定階層のワード線322の間に、絶縁材料(図3には示さず)を位置付けることができる。
図3に示すように、ビット線324は、ワード線322が位置付けられる階層とは異なる階層、例えば、ワード線322が位置付けられる階層の上方に、実質的に互いに平行に配置できる。すなわち、ビット線は、メモリアレイ320の頂部に位置付けられ得る。ビット線324はさらに、ワード線322に実質的に直角に、例えば、直交させて、配置でき、これらと重なり、例えば、異なる階層での交差、を有し得る。しかし、実施形態は、厳密に平行な/直交の構成に限定されない。
As shown in FIG. 3, the
図3の各ワード線322に対する添え字は、特定階層および当該階層内のワード線の位置、例えば、順位、を示す。例えば、ワード線WL2、0は、階層0内の位置2に位置付けられている(位置2に位置するワード線の積層体の底部のワード線)ことが示され、ワード線WL2、3は、階層3内の位置2に位置付けられている(位置2に位置するワード線の積層体の頂部のワード線)ことが示される。ワード線322を配置できる階層の数、および各階層でのワード線322の数は、図3に示す数より多数、または少数、にすることができる。
The subscript for each
ビット線324とワード線322の積層体のそれぞれの重畳箇所では、ビット線324の導電延長部326が、ワード線の積層体内のそれぞれのワード線322の一部分と交差するようにビット線324およびワード線322に対して実質的に直角に方向付けられる。例えば、図3で示されるように、ビット線324の導電延長部326は、ビット線324から垂直に延在して下方のそれぞれのワード線322の一部分と交差するように配置され得る。図示のように、導電延長部326は、ワード線322によって全体的に囲まれるように、ワード線322を貫通することができる。複数の実施形態によれば、導電延長部326は、メモリセルが導電延長部326とワード線322との間に形成され得るように、例えば隣接するワード線322の近くを通過できる。
At each overlap location of the
図3に示されるように、メモリセル328は、ビット線324の導電延長部326とワード線322が異なる階層の互いに近接する場所の近くのクロスポイントアーキテクチャ内に配置される。複数の実施形態では、メモリセル328は、導電延長部326とワード線322との間に位置付けられる。例えば、導電延長部326がワード線322の一部分を貫通する箇所では、メモリセル328は、導電延長部326とワード線322との間に位置付けられる。
As shown in FIG. 3, the
このように、メモリセル328は、それぞれの階層がクロスポイントアーキテクチャ内に構築されたメモリセルを有する複数の階層内に配置され得る。メモリセル328の階層は、互いに異なる階層に形成することができ、それによって垂直方向に積み重ねられる。図3に示される3次元メモリアレイ320は、共通のビット線324を有するが、別個のワード線322を有するメモリセル328を備えることができる。図3には、ワード線322の4つの階層(およびメモリセル328の対応する4つの階層)が示されているが、本開示の実施形態は、そのように限定されるものではなく、ワード線322のより多くの、またはより少ない階層(およびメモリセル328の対応する階層)を有し得る。メモリセルは、ワード線が形成されているのと同じ階層に実質的に形成され得る。
In this way, the
本開示の複数の実施形態によれば、メモリセル328は抵抗可変メモリセルであり得る。例えば、メモリセル328は、カルコゲナイドなどの相変化材料(PCM)を含み得る。それぞれのメモリセル328はまた、スイッチの中でもとりわけ、MOSトランジスタ、BJT、ダイオード、オボニック閾値スイッチ(OTS)などのスイッチを備え得る。OTSは、メモリ素子に使用されるものと異なるカルコゲナイド材料などのカルコゲナイド材料を含み得る。
According to embodiments of the present disclosure,
実施形態によれば、メモリセル328は、以下に図5を参照してより詳細に説明するように、導電延長部326の周囲に同心状に形成されるセルアクセスデバイスなどのそれぞれのセル選択デバイスに直列に接続される記憶素子を備え得る。複数の実施形態は、3D PCMSアレイとして参照され得る相変化材料(PCM)およびスイッチメモリセルの3次元メモリアレイを備える。簡単にするために、図3は延長部326とワード線322の交差箇所に位置付けられたメモリセル328を示す。しかしながら、本開示の実施形態は、そのように限定されるものではなく、メモリセル328は、延長部326とワード線322の交差箇所の近くに位置付けられ得る。
According to embodiments, the
図4は、本開示の複数の実施形態に従う3次元メモリアレイのバイアスの方法を示す。図4は、図3に関して説明したメモリアレイ320の一部分であり得るメモリアレイ430を示す。メモリアレイ430は、複数のワード線422と、直角に方向付けられたビット線424と、ワード線422およびビット線424の両方に対して直角にビット線424から垂直方向下方に延在するように結合されて配置された導電延長部436と、を備え得る。
FIG. 4 illustrates a method for biasing a three-dimensional memory array in accordance with embodiments of the present disclosure. FIG. 4 illustrates a
メモリアレイ430にアクセス、例えば、プログラムまたは読取りを行う、ために、均衡バイアス方式が採用される。指定されたワード線422、すなわち、指定された階層上の指定された位置のワード線と、指定されたビット線とにバイアスがかけられ、それらの間の電位差がそれぞれのセル選択デバイスの閾値電圧を超える。未指定のワード線422と未指定のビット線424とにバイアスがかけられ、指定されたおよび/または未指定のワード線422およびビット線424のいかなる他の対間の電位差も、それぞれのセル選択デバイスの閾値電圧を超えることはない。例えば、他の全てのワード線422(同一階層に位置付けられた異なるワード線422および異なる階層に位置付けられたワード線422を含む)および他のビット線424に対して、中間電圧、例えば、指定されたビット線およびワード線の電圧の中間電圧等の、基準電圧(VREF)でバイアスをかけることができる。
In order to access, eg, program or read, the
指定されたビット線424を図4においてBLADDRと示し、未指定のビット線424をBLNOTADDRと示す。図4中の各ワード線422に対して示す添え字は、特定階層および当該階層内のワード線の位置に対応する。図4に示すワード線422は、階層内の指定された階層または位置に対してADDRで、未指定の階層または階層内の異なるワード線位置に対してNOTADDRで小書きされている。したがって、図4には、指定されたワード線422をWLADDR、ADDRと示す。図4にWLNOTADDR、NOTADDR、WLNOTADDR、ADDRまたはWLADDR、NOTADDRのうちの1本として示す未指定のワード線422は、未指定のワード線422が、指定されていない位置および/または階層に位置付けられていることを示す。
The designated
複数の実施形態によれば、未指定のワード線422および未指定のビット線424を、中間電圧にバイアスをかけて、指定されたワード線422または指定されたビット線424のいずれかに関連した最大電圧降下を低減させることができる。例えば、中間電圧は、未指定のワード線422と未指定のビット線との間の中間点となるように選択され得る。しかしながら、中間電圧は、ワード線422およびビット線424上の乱れを最小限にするために中間点電圧と異なるように選択され得る。
According to embodiments, the
図4は、関連するセル選択デバイスの閾値電圧Vを超えるメモリセル442にわたる電圧差を示すために陰影が全体に付けられた指定されたワード線422と指定されたビット線424との間のメモリセル442を示す。図4は、メモリセル438にわたる電圧差がヌル、ゼロなどの僅かであること示すために陰影が付けられていない未指定のワード線422と未指定のビット線424との間の乱されていないメモリセル438を示す。図4はまた、未指定のワード線422と指定されたビット線424との間の乱されたメモリセル440と、指定されたワード線422と未指定のビット線424との間の乱されたメモリセル441を示し、それらは、それらにわたる電圧差が例えばV/2などのそれぞれのセル選択デバイスの閾値電圧未満である中間電圧であることを示すために陰影が部分的に付けられている。未指定のワード線422および未指定のビット線424を同じ電圧にバイアスすることは有益であり得る。
FIG. 4 shows the memory between a designated
メモリアレイの構造は、3次元垂直チャネルNANDメモリとのいくつかの類似点を有する。しかしながら、メモリセルを指定することは、抵抗可変メモリセルなどのメモリセルを介する通過電流(この電流はまた、指定されたビット線424および/または指定されたワード線422を流れる)を伴う。本開示の均衡バイアス方式は、閾値以上の電圧降下が指定されたセルのみに、すなわち指定されたワード線、階層およびビット線上のみに得られることを可能にし、同時に未指定のビット線およびワード線では、それぞれ、例えば最大でも最少の漏れ電流が未指定のセルを流れて、指定されたワード線およびビット線に沿うセルを乱すだけである。
The structure of the memory array has some similarities with the three-dimensional vertical channel NAND memory. However, designating a memory cell involves a passing current through a memory cell, such as a resistance variable memory cell (this current also flows through a designated
図5は、本開示の複数の実施形態に従って複数の導電線内に位置付けられた同心のメモリセルを示す。本開示では、「同心」は互いを実質的に囲む構造を意味し、厳密にまたは準厳密に円形の形状または実装面形状に限定されるものではなく、例えば、楕円、正方形、または長方形の同心のメモリセルを形成することができる。図5は、図3に示されたメモリアレイ320などのメモリアレイの一部分を示す。図5は、少なくとも絶縁材料(図示されていないが、548の導電線522の間に位置付けられる)によって互いに分離された複数の階層に、例えばワード線などの複数の導電線522を備える積層体544を示す。導電延長部554は、複数の導電線522に対して直角に延在するように配置される。導電延長部554は、一端がビット線(図5に示されていない)に通信可能に結合される。
FIG. 5 illustrates concentric memory cells positioned in a plurality of conductive lines according to embodiments of the present disclosure. In this disclosure, “concentric” means structures that substantially surround each other, and is not limited to a strictly or quasi-strictly circular shape or mounting surface shape, eg, an elliptical, square, or rectangular concentricity Memory cells can be formed. FIG. 5 shows a portion of a memory array, such as the
図5は、個々の導電線522を貫通する導電延長部554を示し、導電延長部554の断面は、それぞれの導電線522によって完全に囲まれる。しかしながら、本開示の実施形態は、そのように限定されるものではなく、図6Bに関連してさらに説明されるが、導電延長部554は、導電延長部554が導電線522によって完全には囲まれないようにそれぞれの導電線522の一部分と交差するように配置され得る。複数の実施形態によれば、導電延長部554は、それぞれの導電線522を貫通せずにその近くを通過する。
FIG. 5 shows conductive extensions 554 that pass through individual
図5は、導電延長部554の周囲に同心状に配置された相変化材料(PCM)などの記憶素子材料552と、オボニック閾値スイッチ(OTS)材料などのセル選択デバイス材料550と、をさらに示す。図5では、PCM552が導電延長部554に隣接して配置され、OTS材料550がPCM552に対して同心に配置されているが、本開示の実施形態はそのように限定されない。複数の実施形態によれば、OTS材料550は導電延長部554に隣接して配置され、PCM552は、OTS材料550に対して同心に配置される。
FIG. 5 further illustrates a
明確化のために図5では示されていないが、図6Cに関してさらに説明されるヒーター材料などの追加の材料が、導電延長部554とそれぞれの導電線522との間に同心状に形成され得る。別の実施例では、例えば組成の混合を緩和するために、記憶素子材料552とセル選択デバイス材料550との間の分離かつ/または保護を提供するために記憶素子材料552とセル選択デバイス材料550との間に材料が形成される。
Although not shown in FIG. 5 for clarity, additional materials may be formed concentrically between the conductive extensions 554 and the respective
導電延長部554では、同心のPCM552および同心のOTS材料550がそれぞれの導電線522の近くを通過する場所では、それぞれのセル選択デバイスに直列に接続された記憶素子を備える同心のメモリセルは、導電延長部554と導電線522との間に形成される。同心のメモリセルは、ワード線が形成されたのと同じ階層に実質的に形成され、同心のメモリセルは、導電線522と実質的に共面である。
In the conductive extension 554, where the
記憶素子は、抵抗可変記憶素子であってもよい。抵抗可変記憶素子は、他の抵抗可変記憶素子材料の中でもとりわけ、例えば、PCMを含み得る。抵抗可変記憶素子がPCMを備える実施形態では、相変化材料は、他の相変化材料の中でもとりわけ、インジウム(In)−アンチモン(Sb)−テルリウム(Te)(IST)材料、例えば、In2Sb2Te5、In1Sb2Te4、In1Sb4Te7等、またはゲルマニウム(Ge)−アンチモン(Sb)−テルリウム(Te)(GST)材料、例えば、Ge8Sb5Te8、Ge2Sb2Te5、Ge1Sb2Te4、Ge1Sb4Te7、Ge4Sb4Te7等の、カルコゲナイド合金でよい。ハイフンで結んだ化学組成表記は、本明細書に用いる場合、特定の混合物または化合物に含まれる元素を示し、示す元素を包含する全ての化学量論組成を表すように意図されている。他の相変化材料として、例えば、Ge−Te、In−Se、Sb−Te、Ga−Sb、In−Sb、As−Te、Al−Te、Ge−Sb−Te、Te−Ge−As、In−Sb−Te、Te−Sn−Se、Ge−Se−Ga、Bi−Se−Sb、Ga−Se−Te、Sn−Sb−Te、In−Sb−Ge、Te−Ge−Sb−S、Te−Ge−Sn−O、Te−Ge−Sn−Au、Pd−Te−Ge−Sn、In−Se−Ti−Co、Ge−Sb−Te−Pd、Ge−Sb−Te−Co、Sb−Te−Bi−Se、Ag−In−Sb−Te、Ge−Sb−Se−Te、Ge−Sn−Sb−Te、Ge−Te−Sn−Ni、Ge−Te−Sn−Pd、およびGe−Te−Sn−Ptが含まれ得る。抵抗可変材料の他の実施例には、2種以上の金属、例えば、遷移金属、アルカリ土類金属および/または希土類金属、を含む遷移金属酸化物材料または合金が含まれる。実施形態は、特定の抵抗性可変材料、またはメモリセルの記憶素子に関連する材料に限定されない。例えば、記憶素子を形成するために用いられる抵抗性可変材料の他の実施例には、とりわけ、二元合金酸化物材料、巨大磁気抵抗材料、および/または種々の高分子化合物系抵抗可変材料が含まれる。 The memory element may be a resistance variable memory element. The variable resistance memory element may include, for example, PCM, among other variable resistance memory element materials. In embodiments where the variable resistance memory element comprises PCM, the phase change material is an indium (In) -antimony (Sb) -tellurium (Te) (IST) material, such as In 2 Sb, among other phase change materials. 2 Te 5 , In 1 Sb 2 Te 4 , In 1 Sb 4 Te 7, etc., or germanium (Ge) -antimony (Sb) -tellurium (Te) (GST) materials, such as Ge 8 Sb 5 Te 8 , Ge 2 It may be a chalcogenide alloy such as Sb 2 Te 5 , Ge 1 Sb 2 Te 4 , Ge 1 Sb 4 Te 7 , Ge 4 Sb 4 Te 7 . The hyphenated chemical composition notation, as used herein, indicates the elements contained in a particular mixture or compound and is intended to represent all stoichiometric compositions including the indicated elements. Other phase change materials include, for example, Ge—Te, In—Se, Sb—Te, Ga—Sb, In—Sb, As—Te, Al—Te, Ge—Sb—Te, Te—Ge—As, In -Sb-Te, Te-Sn-Se, Ge-Se-Ga, Bi-Se-Sb, Ga-Se-Te, Sn-Sb-Te, In-Sb-Ge, Te-Ge-Sb-S, Te -Ge-Sn-O, Te-Ge-Sn-Au, Pd-Te-Ge-Sn, In-Se-Ti-Co, Ge-Sb-Te-Pd, Ge-Sb-Te-Co, Sb-Te -Bi-Se, Ag-In-Sb-Te, Ge-Sb-Se-Te, Ge-Sn-Sb-Te, Ge-Te-Sn-Ni, Ge-Te-Sn-Pd, and Ge-Te- Sn-Pt may be included. Other examples of variable resistance materials include transition metal oxide materials or alloys that include two or more metals, such as transition metals, alkaline earth metals, and / or rare earth metals. Embodiments are not limited to a particular resistive variable material or a material associated with a memory cell storage element. For example, other examples of resistive variable materials used to form memory elements include, among others, binary alloy oxide materials, giant magnetoresistive materials, and / or various polymeric compound variable resistance materials. included.
相変化材料に直列にセル選択デバイスを備えるメモリセルは、相変化材料およびスイッチ(PCMS)メモリセルと呼ぶことができる。複数の実施形態で、同心状に配置されたセル選択デバイスは、例えば、2端子OTSとして機能する。OTS材料には、例えば、OTSの両側に印加された電圧に応答するカルコゲナイド材料を含み得る。閾値電圧未満の印加電圧に対しては、OTSは「オフ」状態、例えば、電気的非導通状態、に維持される。あるいは、閾値電圧より大きいOTS前後の印加電圧に応答して、OTSは、「オン」状態、例えば、電気的導通状態、に入る。閾値電圧に近い印加電圧に応答して、OTS前後の電圧は、保持電圧に「スナップバック」するかもしれない。 A memory cell comprising a cell selection device in series with a phase change material can be referred to as a phase change material and a switch (PCMS) memory cell. In some embodiments, the cell selection devices arranged concentrically function as, for example, a two-terminal OTS. The OTS material can include, for example, a chalcogenide material that is responsive to a voltage applied across the OTS. For applied voltages below the threshold voltage, the OTS is maintained in an “off” state, eg, an electrically non-conducting state. Alternatively, in response to an applied voltage before and after the OTS that is greater than the threshold voltage, the OTS enters an “on” state, eg, an electrically conducting state. In response to an applied voltage close to the threshold voltage, the voltage around the OTS may “snap back” to the holding voltage.
複数の実施形態で、同心状に形成した記憶素子は、2端子相変化記憶素子として機能し得る。しかし、本開示の実施形態は、PCMSクロスポイントアレイまたは特定のセル選択スイッチに限定されない。例えば、本開示の方法および装置は、他の形式のメモリセルの中でもとりわけ、例えば、抵抗ランダムアクセスメモリ(RRAM)セル、導電性ブリッジングランダムアクセスメモリ(CBRAM)セル、および/またはスピン移動トルクランダムアクセスメモリ(STT−RAM)セルを利用するアレイ等の、他のクロスポイントアレイに適用され得る。 In some embodiments, concentrically formed memory elements can function as two-terminal phase change memory elements. However, embodiments of the present disclosure are not limited to PCMS crosspoint arrays or specific cell selection switches. For example, the disclosed method and apparatus may include, for example, a resistive random access memory (RRAM) cell, a conductive bridging random access memory (CBRAM) cell, and / or a spin transfer torque random, among other types of memory cells. It can be applied to other crosspoint arrays, such as arrays that utilize access memory (STT-RAM) cells.
複数の実施形態では、抵抗可変記憶素子材料は、セル選択デバイス材料と1つ以上の同じ材料を含み得る。しかしながら、実施形態はそのように限定されない。例えば、抵抗可変記憶素子材料およびセル選択デバイス材料は、異なる材料を含み得る。 In embodiments, the variable resistance storage element material may include one or more of the same materials as the cell selection device material. However, embodiments are not so limited. For example, the variable resistance memory element material and the cell selection device material can include different materials.
本明細書で説明する材料は、とりわけ、回転塗布、ブランケット式ナイフ塗布、減圧CVD法等の化学蒸着法(CVD)、プラズマ促進化学蒸着法(PECVD)、原子層堆積法(ALD)、プラズマ促進ALD、物理蒸着法(PVD)、熱分解、および/または熱成長等の、種々の薄膜技術により形成してよいが、これらに限定されることはない。あるいは、材料は、原位置に成長させてもよい。本明細書で説明し図示する材料は層として形成してよいのだが、材料はそれらに限定されず他の3次元構成に形成しても構わない。製造技術は、図7A〜9Cに関してさらに説明する。 The materials described herein include, among others, spin coating, blanket knife coating, chemical vapor deposition (CVD) such as low pressure CVD, plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), atomic layer deposition (ALD), plasma enhanced, among others. It may be formed by various thin film techniques such as, but not limited to, ALD, physical vapor deposition (PVD), pyrolysis, and / or thermal growth. Alternatively, the material may be grown in situ. Although the materials described and illustrated herein may be formed as layers, the materials are not limited to these and may be formed in other three-dimensional configurations. The manufacturing technique is further described with respect to FIGS.
図6Aは、本開示の複数の実施形態に従う導電線のグリッド内の同心のメモリセルの場所を示す。図6Aは、メモリアレイ656の一部分の上面図を示す。メモリアレイ656は、ワード線などの複数の第1の導電線622と、第1の導電線622に対して直角に配置されたビット線などの複数の第2の導電線624と、を備える。
FIG. 6A shows the location of concentric memory cells in a grid of conductive lines according to embodiments of the present disclosure. FIG. 6A shows a top view of a portion of the
例えば、第1の導電線622と第2の導電線624は、金属材料、ポリシリコン材料、例えば、とりわけ、ドープポリシリコン材料から形成され得る。ワード線の他の階層などの第1の導電線622の他の階層は、図6Aに示される階層jのワード線の下に存在することができる。第1の導電線622および第2の導電線624は重畳し、それによって導電線のグリッドを形成する。
For example, the first
複数の高さの第1の導電線622は、例えば、導電材料および絶縁材料が交互する第1の積層体を複数の離散した積層体にパターン化することにより、形成され得る。すなわち、交互する導電材料および絶縁材料をエッチングして、導電/絶縁材料の複数の積層体の間に第1の導電線の実装面形状を画定するトレンチを(横方向に)形成することができる。そのように形成された複数の積層体の間のトレンチは、特定の高さの第1の導電線を互いに分離するために、例えば誘電体などの絶縁材料で満たされ得る。
The plurality of first
それぞれの積層体は、絶縁材料によって互いに(垂直方向に)分離され、かつトレンチを満たすために使用される絶縁材料によって例えば他の積層体内の他の第1の導電線622から(横方向に)分離された複数の第1の導電線622を備え得る。1つのそのような積層体の側面図は、例えば、とりわけ図7Aに関して示されている。
Each stack is separated (vertically) from each other by an insulating material, and from other first
第2の導電線624は、それぞれの第2の導電線の間の絶縁材料をパターン化し、エッチングし、形成することにより、同様に形成され得る。しかしながら、第2の導電線は(1度に)1つだけの高さに形成され得るので、このような形成は、交互する導電および絶縁材料の積層体を含まない。本明細書で使用されているように、導電線の「実装面形状」は、形成された特定の導電線の外形、例えば第1の導電線を備える積層体の外形を指す。バイアは、導電線の得られた境界を変えることができる後続の処理で、第1および第2の導電線の一部分を貫通して形成することができる、しかしながら、「実装面形状」という用語は、本明細書では、例えば貫通するバイアを形成する直前の第1の導電線の元の境界を指すために使用される。
The second
図6Aに示されるように、図5に関して説明したもののような同心のメモリセル649は、第1の導電線622と第2の導電線624が重畳する場所に形成され得る。すなわち、同心のメモリセル649は、第1の導電線622と第2の導電線624が交差するように見える場所に形成され得る。第1の導電線622と第2の導電線624は異なる階層に形成されるので、それらは実際には互いに交差しない。1つのメモリセル649は、それぞれのワード線−ビット線の重畳箇所に、例えば複数の導電線階層のうちのそれぞれの階層に形成される(図6Aのjによって示される)。
As shown in FIG. 6A,
導電延長部654は、第1の導電線622および第2の導電線624に対して実質的に直角であり、例えば図6Aのページを貫通して延長する。図6Aは、第1の導電線622のそれぞれを貫通する、例えば第1の導電線622のそれぞれの中心線を貫通する導電延長部654を断面(導電線622に平行な面)で示す。相変化材料(PCM)などの記憶素子材料652、およびオボニック閾値スイッチ(OST)材料などのセル選択デバイス材料650は、導電延長部654の周囲に同心状に配置され得る。図6Aは、記憶素子材料652が導電延長部654に隣接して配置され、セル選択デバイス材料650が記憶素子材料652に対して同心に配置されていることを示しているが、本開示の実施形態はそのように限定されるものではなく、セル選択デバイス材料650は、セル選択デバイス材料650に対して同心に配置された記憶素子材料652と共に導電延長部654に隣接して配置され得る。
図6Aに示されるように、導電延長部654はまた、第2の導電線624の中心線上の場所から延在するように配置され得る。しかしながら、実施形態はそのように限定されるものではなく、導電延長部654は、例えば、図6Aに示される配置から水平方向の配置を若干変えることにより、第1の導電線の中心線をまだ貫通している状態で、中心線の場所から外れたそれぞれの第2の導電線624に結合され得る。
As shown in FIG. 6A, the
図6Aは、第1の導電線622が材料の積層体内に形成されたそれぞれの階層で第1の導電線622の実装面形状内に、例えばその構造の外形内に、同心のメモリセル649が位置付けられていることを示す。すなわち、導電延長部654、記憶素子材料652、およびセル選択デバイス材料650の断面は、それらの同心状に配置された材料が複数の階層のそれぞれに形成された第1の導電線622を貫通するとき、全体が第1の導電線622の実装面形状内に位置付けられる。図6Aに示される切断線A−Aは、図7A〜7Cに示される図に関する参照を提供する。
FIG. 6A shows
図6Bは、本開示の複数の実施形態に従って導電線のグリッド内に部分的にある同心のメモリセルの場所を示す。図6Bは、メモリアレイ670の一部分の上面図を示す。メモリアレイ670は、ワード線などの複数の第1の導電線622、および第1の導電線622に対して直角に配置されたビット線などの複数の第2の導電線624を備える。ワード線の他の階層などの第1の導電線622の他の階層は、図6Bに示される階層j内のワード線の下に存在できる。第1の導電線622および第2の導電線624は重畳し、それによって導電線のグリッドを形成する。
FIG. 6B illustrates the location of concentric memory cells that are partially within a grid of conductive lines in accordance with embodiments of the present disclosure. FIG. 6B shows a top view of a portion of the
図6Bに示されるように、同心のメモリセル672は、図5に関して説明した構造に対して第1の導電線622に関する場所が異なる以外は同様の構造であり、第1の導電線622と第2の導電線624が重畳する場所に近接する場所に形成され得る。すなわち、同心のメモリセル672は、第1の導電線622と第2の導電線624が交差するように見える(第1の導電線622と第2の導電線624は異なる階層に形成され、それらは実際には互いに交差しない)場所の近くに形成され得る。1つの同心のメモリセル672は、例えば、複数の導電線階層(図6Bではjによって示される)のうちのそれぞれの階層にあるワード線−ビット線の重畳箇所のそれぞれの近くに形成され得る。
As shown in FIG. 6B, the
記憶素子材料652およびセル選択デバイス材料650は、導電延長部654の周囲に同心状に配置され得る。図6Bは、記憶素子材料652が導電延長部654に隣接して配置され、セル選択デバイス材料650が記憶素子材料652に対して同心に配置されているのを示しているが、本開示の実施形態は、そのように限定されるものではなく、セル選択デバイス材料650が導電延長部654に隣接するように配置され、記憶素子材料652がセル選択デバイス材料650に対して同心に配置され得る。
The
導電延長部654は、第1の導電線622および第2の導電線624に対して実質的に直角であり、例えば、それは図6Bのページを貫通して延長する。図6Bは、それぞれの第1の導電線622の一部分を貫通する導電延長部654、記憶素子材料652、およびセル選択デバイス材料650を断面(導電線622に平行な面)で示し、これらの同心状に配置された材料は、第1の導電線622によって、完全には囲まれない、例えばそれぞれの第1の導電線622の階層で包囲されない。このように、記憶素子材料652および/またはセル選択デバイス材料650の周囲の一部分のみが(第1の導電線622の階層で)第1の導電線622に接触する。このように、相変化に関与する記憶素子材料652の体積は、記憶素子材料652および/またはセル選択デバイス材料650が第1の導電線622を全体的に通過するときよりも少なくなる。
例えば、図6Bに示されるように、同心のメモリセル672を含む材料は、同心のメモリセル672の中心線がそれぞれの第1の導電線622のエッジ、例えば最長の寸法、に沿って、整合されるように配置され得る。すなわち、同心のメモリセル672を含む材料は、それぞれの第1の導電線622の実装面形状の内側に半分、外側に半分、位置付けられ得る。しかしながら、本開示の実施形態は、そのように限定されるものではなく、同心のメモリセル672を含む材料は、それぞれの第1の導電線622の実装面形状の内側に位置付けられた一部分と、外側に位置付けられた残りの部分と、を有するように配置され得る。
For example, as shown in FIG. 6B, the material comprising
この配置によって、同心のメモリセル672を含む材料の一部分のみが導電延長部654と第1の導電線622との間に位置付けられる。このように、記憶素子材料652の減少された体積は情報の記憶に有効に使用される。したがって、PCM内に非晶質領域を形成するときなどに、記憶素子材料652の減少された体積をプログラムおよび/または消去するために必要なエネルギーが少なくなり得る。また、電流をシンクする第1の導電線622のための有効なセクションは、図6Aに示されるように導電延長部654がその中心などを貫通して第1の導電線622によって完全に囲まれる場合の第1の導電線622の同じ幅に対して増加する。あるいは、減少された有効メモリセルサイズは、単位長当たりの所定の抵抗率に関してより小さい第1の導電線622の幅を使用することによって得られる、しかしながら、そのような手法は、同心のメモリセル672と第1の導電線622との間の位置ずれに対してより敏感となる。
With this arrangement, only a portion of the material comprising
図6Cは、本開示の複数の実施形態に従って導電線のグリッド内に同心のヒーター材料を有する同心のメモリセル647の場所を示す。図6Cは、メモリアレイ657の一部分の上面図を示す。メモリアレイ657は、ワード線などの複数の第1の導電線622、および第1の導電線622に対して直角に配置されたビット線などの複数の第2の導電線624を備える。ワード線の他の階層などの第1の導電線622の他の階層は、図6Cに示される階層j内のワード線の下に存在することができる。第1の導電線622および第2の導電線624は重畳し、それによって導電線のグリッドを形成する。
FIG. 6C illustrates the location of
図6Cに示されるように、同心のメモリセル647は、図5に関して説明した構造と追加の同心の材料を備える以外は同様の構造であり、第1の導電線622と第2の導電線624が重畳する場所に形成され得る。すなわち、同心のメモリセル647は、第1の導電線622と第2の導電線624が交差するように見える場所に形成され得る。しかしながら、第1の導電線622および第2の導電線624は異なる階層に形成されるので、それらは実際には互いに交差しない。1つの同心のメモリセル647は、例えば複数の導電線階層(図6Cではjによって示される)のうちのそれぞれの階層にあるワード線−ビット線の重畳箇所のそれぞれの近くに形成され得る。
As shown in FIG. 6C, the
図6Cは、第1の導電線622のそれぞれを貫通する、例えば第1の導電線622のそれぞれの中心線を貫通する導電延長部654の断面を示す。相変化材料(PCM)などの記憶素子材料652、およびオボニック閾値スイッチ(OTS)材料などのセル選択デバイス材料650は、導電延長部654の周囲に同心状に配置され得る。図6Cに1つの構成で示されるように、ヒーター材料645は、ヒーター材料645が記憶素子材料652に隣接するように、導電延長部654、記憶素子材料652および/またはセル選択デバイス材料650の周囲に同心状に配置され得る。記憶素子材料652とセル選択デバイス材料650の相対的配置は、図6Aで示される配置が図6Cで逆であり(したがって、記憶素子材料652はヒーター材料645に隣接して配置される)、例えば図6Aに関して説明された代替の構成であることに留意されたい。
FIG. 6C shows a cross section of a
PCM記憶素子とOTSのみを備える同心のメモリセル、例えば図6Aで示される同心のメモリセル649の構造は、OTSとPCMの間の界面全体に非晶質領域を完全に形成するために比較的高電流量が必要となり得る。同心のメモリセル649の円形の実装面形状の場合、動作体積は約2πr*tGST*tWLであり、この中で2πrは垂直の導電延長部654の円周であり、tGSTはPCM材料652の厚みであり、tWLは第1の導電線622の厚みである。動作体積は、第1の導電線622に関する抵抗の増加を犠牲にして第1の導電線622をより薄くすることにより、減少させることができる。
The structure of a concentric memory cell comprising only a PCM storage element and OTS, for example the
本開示の複数の実施形態によれば、厚い第1の導電線622の材料(ヒーター材料645の厚みに対して厚い)に隣接して薄いヒーター材料645(第1の導電線622の材料の厚みに対して薄い)を堆積などによって形成することにより、第1の導電線622の大部分の抵抗全体を許容可能な大きさに実質的に維持しつつ、第1の導電線622の有効厚みを減少させることができる。
According to embodiments of the present disclosure, a thin heater material 645 (thickness of the first
薄いヒーター材料645のみが記憶素子材料652および/またはセル選択デバイス材料650に接触し、第1の導電線622を貫通する電流をより小さい断面に集中させ、それによって記憶素子材料652内の局所的電流の流動を増加させるように同心のメモリセル647が構成され得る。第1の導電線622の比較的厚い断面は、第1の導電線622の抵抗を低くし、記憶素子材料652近くの比較的薄いヒーター材料645は、同心のメモリセル647における第1の導電線622の有効断面積を減少させて電流の流動を集中させる。このように、薄いヒーター材料645は、(比較的薄いヒーター材料645の厚みのために)相変化を受ける動作体積を効果的に減少させ、ジュール効果によって加熱するヒーターとして機能して、隣接する記憶素子材料652により集中したエネルギーおよび温度上昇を提供することができる。本開示では、「ヒーター材料」という用語は他の材料および構造から区別するために使用されているが、本開示の実施形態は、それ自体が温度を上昇させるヒーター材料に限定されない。すなわち、「ヒーター材料」は、電流の流動を集中させて相変化に関与する記憶素子材料652の体積を限定し、その電流集中が記憶素子材料652の特定の体積の局所的温度を上昇させることができる材料および/または構造を指定することを意図する。
Only the
本開示の同心のメモリセル、例えば図6Aで示されるメモリセル649、図6Bで示されるメモリセル672、および図6Cで示されるメモリセル647、の有効サイズは、他のメモリセル構成と比較すると、記憶素子材料652および/またはセル選択デバイス材料650の同軸の配置および体積によって、大きくなり得る。このように、単一の同心のメモリセルは与えられたテクノロジーノードに関して最少のサイズであり得ない。しかしながら、追加の階層のそれぞれに関してワード線などの第1の導電線622およびビット線などの第2の導電線624を画定する必要がないので、製造工程は、アレイマスク数を比例的に増加させずに、メモリセルの複数の階層を積み重ねることを可能にする。
The effective size of the concentric memory cells of the present disclosure, for example, the
図6Cでは、セル選択デバイス材料650が導電延長部654に隣接して配置され、記憶素子材料652が記憶素子材料652に対して同心に配置されているが、本開示の実施形態は、それに限定されるものではなく、セル選択デバイス材料650、記憶素子材料652、およびヒーター材料645は、例えば逆の順番で配置され得る。
In FIG. 6C, cell
図6Cに示されるように、導電延長部654はまた、第2の導電線624の中心線上の場所を通過して垂直方向に延在するように配置され得る。しかしながら、実施形態は、それに限定されるものではなく、導電延長部654は、例えば図6Cで示される配置から水平方向の配置を若干変えることにより、第1の導電線の中心線をまだ貫通している状態で、中心線の場所から外れたそれぞれの第2の導電線624に結合され得る。
As shown in FIG. 6C, the
図6Cでは、第1の導電線622が材料の積層体内に形成されたそれぞれの階層において同心のメモリセル647が第1の導電線622の実装面形状内に位置付けられる。すなわち、導電延長部654、セル選択デバイス材料650、記憶素子材料652、およびヒーター材料645の断面は、これらの同心状に配置された材料が複数の階層のそれぞれに形成された第1の導電線622を貫通するとき、第1の導電線622の実装面形状内に全体的に位置付けられる。
In FIG. 6C,
複数の実施形態によれば、第1の導電線622の導電性を改善し、さらに第1の導電線622を貫通する同心のメモリセル647を形成する材料の不整合の問題を最小限にして階層の第1の導電線622の材料によって断面を完全に囲むために、記憶素子材料652およびセル選択デバイス材料650が第1の導電線622の材料よりも抵抗性であるので、第1の導電線622は、可能な最少サイズよりも大きな寸法を有するように形成され得る。
According to embodiments, the conductivity of the first
図6Cに示される切断線B−Bは、図9A〜9Cに示される図のための参照を提供する。 The section line BB shown in FIG. 6C provides a reference for the diagrams shown in FIGS.
図6Dは、本開示の複数の実施形態に従って導電線のグリッド内に部分的にある同心のヒーター材料を有する同心のメモリセル673の場所を示す。図6Dは、メモリアレイ671の一部分の上面図を示す。同心のヒーター材料を有する同心のメモリセルは、図6Cに関して上述されている。第1の導電線622と第2の導電線624の重畳箇所との同心のメモリセルの不整合は、図6Bに関して上述され、同心のメモリセルの全て未満が特定の第1の導電線622によって囲まれるように、同心のメモリセルが第1の導電線622と交差する。これらの特徴は、図6Dの同心のメモリセル673に関して示されているように、組み合わせることができる。このように、第1の導電線622の導電性の改善および動作体積の減少に伴うプログラミングエネルギー必要量の減少は、同時に得ることができる。
FIG. 6D shows the location of
図7A〜Cは、本開示の複数の実施形態に従って、図6Aで示される同心のメモリセル649などの同心のメモリセルの3次元メモリアレイ760を形成するための単純化された工程フローを示す。図7A〜Cに示される図は、図6Aに示される切断線A−Aに沿う。図7Aは、基板材料などのエッチング停止材料762の上の複数の交互する誘電体などの絶縁材料748と導電材料722(第1の導電線が形成される)の堆積などの形成を示す。
7A-C illustrate a simplified process flow for forming a three-
孔などのバイア764は、例えば交互する絶縁材料748と導電材料722を貫通し、例えばエッチング停止材料762で停止するように形成、例えば、エッチングされ得る。第1の導電材料722として得られる領域がバイアの形成で除去される領域から除外されるように、バイアの形成によって導電材料722の一部分を除去することができる。しかしながら前述のように、第1の導電材料722の「実装面形状」という用語は、貫通するバイア、例えば第1の導電材料722の実装面形状を全体的にまたは部分的に貫通するバイア、を形成する直前の第1の導電材料722の境界を指す。
図7Bでは、バイア764が次にオボニック閾値スイッチ(OTS)材料などのセル選択デバイス材料750、相変化材料(PCM)などの記憶素子材料752、および金属材料などの導電延長部材料754を堆積などによって形成することによって満たされ、最終的に、図7Bに示されるように、セル選択デバイス材料750および記憶素子材料752は、導電延長部材料754の周囲に同心状になる。上述のように、例えば接着層または材料の相互拡散に対する障壁を形成するために、セルデバイス選択材料750、記憶素子材料752、および/または導電延長部材料754の前、後および/または間に、他の材料を堆積などによって形成してもよい。
In FIG. 7B, vias 764 then deposit cell
図7Cでは、エッチングおよび/または化学的機械的研磨(CMP)などによって、セル選択デバイス材料750、記憶素子材料752、および導電延長部材料754を上方の、例えば最後の、絶縁材料748の上から除去し、個別の同心のメモリセル749を互いに分離させる。ビット線などの第2の導電線724は、満たされたバイアの上に形成することができ、第2の導電線724は導電延長部材料754に通信可能に結合する。
In FIG. 7C, cell
複数の実施形態によれば、第2の導電線724は、代わりに、例えば導電延長部材料754を直接にパターン化およびエッチングすることにより、上方の絶縁材料748の上および第2の導電線724の下の適所にセル選択デバイス材料750および記憶素子材料752を残す自己整合エッチングを使用して形成することができる。別の実施形態によれば、第2の導電線724を形成するためにダマシンプロセスを使用することもできる。
According to embodiments, the second conductive line 724 may instead be above the upper insulating
図8A〜Cは、本開示の複数の実施形態に従って、分離したスイッチングデバイスを備えた同心のメモリセルの3次元メモリアレイ866を形成するための単純化された工程フローを示す。図7Cに示されるように、同心のメモリセルの最も外側の半径方向の位置に堆積されたセル選択デバイス材料750は、第1の導電線722の異なる階層の間に垂直方向に連続している。図8A〜Cに示される工程フローにより、同心のメモリセルの最も外側の半径方向の位置に堆積されて離散したメモリセルに関連するセル選択デバイス材料は、異なる階層(異なる第1の導電線に対応する)の間に分離される。
8A-C illustrate a simplified process flow for forming a three-
図8A〜Cに示される図は、図6Aに示される切断線A−Aに沿う。本明細書では、異なる同心のメモリセルの間の分離は、セル選択デバイス材料に関して説明されているが、記憶素子材料が同心のメモリセルの最も外側の半径方向の位置に位置付けられて、記憶素子材料が異なる同心のメモリセルの間に分離されるように、セル選択デバイス材料と記憶素子材料の相対的な半径方向の場所は交換可能である。 The view shown in FIGS. 8A-C is taken along section line AA shown in FIG. 6A. Although the separation between different concentric memory cells is described herein with respect to the cell selection device material, the storage element material is positioned at the outermost radial position of the concentric memory cell to The relative radial locations of the cell selection device material and the storage element material are interchangeable so that the material is separated between different concentric memory cells.
図8Aは、エッチング停止材料862の上の、複数の交互する誘電体などの絶縁材料848と導電材料822の堆積を示す。第1の導電材料822として得られる領域がバイアの形成で除去される領域から除外されるように、バイアの形成によって導電材料822の一部分を除去することができる。しかしながら、前述のように、第1の導電材料822の「実装面形状」という用語は、貫通するバイア、例えば第1の導電材料822の実装面形状を全体的にまたは部分的に貫通するバイア、を形成する直前の第1の導電材料822の境界を意味する。孔などのバイアは、(バイア764に関して図7Aで示されるのと同様に)交互する絶縁材料848と導電材料822を貫通し、例えばエッチング停止材料862で停止するようにエッチングされ得る。バイアの形成中または後に、導電材料822を窪ませて図8Aで示されるバイア868の構成を得る。導電材料822内の凹部869は、ウェットエッチングなどの無指向性エッチングなどによるバイア868内の導電材料822の露出領域の選択的エッチングを使用して形成することができる。
FIG. 8A illustrates the deposition of insulating
図8Bは、バイア868内およびその側壁上に堆積して、図示のように、第1の導電線を備える窪んだ導電材料822によって残された領域を満たす、セル選択デバイス材料855を示す。
FIG. 8B shows a cell
図8Cは、ドライエッチングなどの指向性エッチングなどによって、上面すなわち上方の絶縁材料848の上から除去され、かつバイアの側壁から除去されたセル選択デバイス材料855を示す。これによって、セル選択デバイス材料855は、窪んだ導電材料822によって残された離散した領域内のみに残される。次に、図示のように、PCMなどの記憶素子材料852、および金属垂直ビット線延長部などの導電延長部854の材料をバイア内に形成することができる。図8A〜Cに関して示された工程によれば、セル選択デバイス材料855は、第1の導電線822の交差箇所に第2の導電線の導電延長部854および記憶素子材料852の周囲の複数の離散したリング構造としてのみ形成され、これにより、垂直方向に隣接する同心のメモリセル867の間の電気的漏れおよび干渉が低減される。図7Cに関して説明したように、記憶素子材料852および導電延長部854の材料は、さらに処理することができ、その上にビット線などの第2の導電線が形成され得る。
FIG. 8C shows cell
図9A〜Cは、本開示の複数の実施形態に従って、ヒーター材料を有する同心のメモリセル994の3次元メモリアレイ980を形成するための単純化された工程フローを示す。図9A〜Cに関して示されて説明されている形成プロセスは、追加のヒーター材料が含まれること以外、図8A〜Cに関して示されて説明された形成プロセスと同様である。図9A〜Cに示される図は、図6Cに示される切断線B−Bに沿う。図6Cに関して説明したように、同心のメモリセル994の構成は、記憶素子材料952および減少した動作体積に伴う減少したプログラミングエネルギー必要量を達成するために隣接して配置されるヒーター材料945を備える。
FIGS. 9A-C illustrate a simplified process flow for forming a three-
図9Aは、エッチング停止材料982の上の、複数の交互する誘電体などの絶縁材料948、ヒーター材料945、および導電材料922の堆積を示す。第1の導電材料922として得られる領域がバイアの形成で除去される領域から除外されるように、バイアの形成によって導電材料922の一部分を除去することができる。しかしながら前述のように、第1の導電材料922の「実装面形状」という用語は、貫通するバイア、例えば第1の導電材料922の実装面形状を全体的にまたは部分的に貫通するバイア、を形成する直前の第1の導電材料922の境界を意味する。バイア990は、交互する絶縁材料948と、ヒーター材料945と、導電材料922とを貫通し、例えばエッチング停止材料982で停止するように、エッチングされ得る。
FIG. 9A shows the deposition of a plurality of insulating
バイア990の形成(バイア868に関して図8Aに示される形成と同様)中または後に、導電材料922を窪ませて図9Aで示される構成を得ることができる。導電材料922内の凹部969は、ウェットエッチングなどの無指向性エッチングなどにより、バイア内の導電材料922の露出領域の選択的エッチングを使用して形成され得る。無指向性エッチングは、導電材料922に対して特異的であり得るが、導電材料922と異なる材料であり得るヒーター材料945に対しては特異的でない(または特異性が少ない)。
During or after formation of via 990 (similar to the formation shown in FIG. 8A with respect to via 868),
絶縁材料992は、バイア990内に側壁上も含めて堆積させることができ、窪んだ導電材料922(第1の導電線を含む)によって残された領域などの凹部969を満たす。これは、図8Bに示されるように、凹部869内にセル選択デバイス材料855を堆積させることと異なることに注意されたい。図9Bに示されるように、ドライエッチングなどの指向性エッチングなどによって、絶縁材料992を上面すなわち上方の絶縁材料948の上から除去し、かつバイア990の側壁から除去して、窪んだ導電材料922によって残された離散した領域などの凹部969内のみに絶縁材料992を残し、同時にバイア990の側壁にヒーター材料988の一部分を露出させる。
Insulating
複数の代替の実施形態によれば、導電材料922内に凹部969を形成し、絶縁材料992を堆積させ、エッチングによって凹部969内の絶縁材料992以外の全てを除去するのではなく、導電材料922(凹部969の形成を含む、または含まない)を選択的に酸化させて絶縁材料992を形成してもよい。
According to several alternative embodiments, rather than forming a
図9Cにおいて、バイア990は、次に相変化材料(PCM)(図6Cに示される記憶素子材料652に対応する)などの記憶素子材料952と、オボニック閾値スイッチ(OTS)材料(図6Cに示されるセル選択デバイス材料650に対応する)などのセル選択デバイス材料950と、金属材料(図6Cに示される導電延長部654に対応する)などの導電延長部材料954と、を堆積などによって形成することによって満たすことができ、結果的に、セル選択デバイス材料952および記憶素子材料950は、バイア990内の導電延長部材料954の周囲に同心になり、記憶素子材料952はヒーター材料945に隣接する。
In FIG. 9C, vias 990 then have a
第1の導電線材料922を窪ませて残された領域が絶縁材料992で満たされるので、第1の導電線922内を流れる電流は、全て同心のメモリセルの近傍に比較的小さい断面積を有するヒーター材料945に送られ、それにより、図9Cの999に示されるように、相変化に関与する記憶素子材料952の小さい体積に向かって電流を集中させる。図6Cに関して詳細に前述したように、ヒーター材料945の使用は、記憶素子材料952の近傍の第1の導電線922の厚みを効果的に減少させ、それにより、相変化でより小さい動作体積を関与させる、さらにヒーター材料945内の電流密度を増加させ、ジュール効果によって発熱して記憶素子材料950にエネルギーを転送し、すなわち温度を上昇させる。このように、ヒーター材料945は、ヒーターとして作用することができるので、そのように命名される。
Since the region left by the depression of the first
セル選択デバイス材料950、記憶素子材料952、および導電延長部材料954は、さらに処理することができ、図7Cに関して説明したように、その上に、ビット線などの第2の導電線が形成され得る。
Cell
図9Dは、本開示の複数の実施形態に従って、仲介ヒーター材料を備えてワード線などの第1の導電線を有する同心のメモリセル993の三次元メモリアレイ981を形成するための工程フローの結果を示す。同心のメモリセルに隣接するヒーター材料を形成するための1つのプロセスに関して図9A〜Cを考慮すると、第1の導電線に仲介するヒーター材料を形成するための代替のプロセスは、図9Dに示される構成を図9Cに示される構成と比較して考察することにより理解されるであろう。
FIG. 9D shows the result of a process flow for forming a three-
図9Dに示されるメモリアレイ981の構成は、エッチング停止材料982の上に、誘電体などの絶縁材料948、導電材料985、ヒーター材料945、および導電材料985からなる複数の段を堆積させることによって形成され得る。2つの導電材料985は、間に配設された、例えば第1の導電線に仲介するヒーター材料945を有するワード線などの第1の導電線を備える。
The configuration of the
バイア990は、絶縁材料948と、導電材料985などの仲介ヒーター材料を有する第1の導電線と、ヒーター材料945と、導電材料985とからなる複数の段を貫通してエッチングすることができる(バイア868に関して図8Aに示されるのと同様)。導電材料985は、それぞれウェットエッチングなどの無指向性エッチングを使用して窪まされ、それぞれのヒーター材料945は、ヒーター材料945の上下に隣接する導電材料985内に凹部969を有することができる以外は、図9Aに示された結果と同様である。無指向性エッチングは、導電材料985に対して特異的であり得るが、導電材料985と異なる材料であり得るヒーター材料945に対しては特異的でない(または特異性が少ない)。
Via 990 can be etched through a plurality of steps of insulating
絶縁材料991は、バイア内とその側壁上も含めて堆積させることができ、導電材料985の端部を超えて延在するヒーター材料945の上下の窪んだ導電材料985によって残された領域を満たす。絶縁材料991は、ドライエッチングなどの指向性エッチングなどによって、上面すなわち上方の絶縁材料948の上から除去され、かつバイアの側壁から除去することができ、ヒーター材料945の真上および真下の窪んだ導電材料985によって残された離散した領域内のみに絶縁材料991を残し得る。
Insulating
得られたバイアは、次に相変化材料(PCM)などの記憶素子材料952と、オボニック閾値スイッチ(OTS)材料などのセル選択デバイス材料950と、金属材料などの導電延長部材料954と、を堆積などによって形成することによって満たすことができ、結果的に、図9Dに示されるように、セル選択デバイス材料950および記憶素子材料952は、導電延長部材料954の周囲に同心になる。図6Cに関して詳細に説明したように、ヒーター材料945の使用は、記憶素子材料952の近傍の第1の導電線922の厚みを効果的に減少させ、それによって、相変化により小さい動作体積を関与させる、さらにヒーター材料945内の電流密度を増加させ、ジュール効果によって発熱して記憶素子材料952にエネルギーを転送し、すなわち温度を上昇させる。このように、ヒーター材料945は、ヒーターとして作用することができるので、そのように命名される。
The resulting via then comprises a
動作時、第1の導電線すなわち導電材料985を流れる電流は、全て同心のメモリセルの近傍の比較的小さい断面積を有するヒーター材料945に送られ、それによって、図9Cの997に示されるように、相変化に関与する記憶素子材料952のより小さい体積に向かって電流を集中させる。セル選択デバイス材料950、記憶素子材料952、および導電延長部材料954は、さらに処理することができ、図7Cに関して説明したように、その上にビット線などの第2の導電線が形成され得る。
In operation, the current flowing through the first conductive line or
図9A〜Dに関して説明したように、ヒーター材料の使用は、図6Cで示される場所などの第1および第2の導電線の重畳箇所内で、第1の導電線によって完全に囲まれて交差するように形成されるバイアに適用することができる、または、とりわけ図6Dに示される場所などの第1の導電線によって完全には囲まれずに一部分のみと交差するように形成されるバイアに適用することができる。 As described with respect to FIGS. 9A-D, the use of the heater material intersects completely surrounded by the first conductive line within the overlap of the first and second conductive lines, such as the location shown in FIG. 6C. Applicable to vias formed to, or to vias formed to intersect only a portion without being completely surrounded by a first conductive line, such as, inter alia, the location shown in FIG. 6D can do.
「不整合」の、例えば第1の導電線によって完全に囲まれるように第1の導電線と交差しない、垂直の導電延長部は、バイアの半円周などの円周の一部分のみがワード線などの与えられた第1の導電線と相互作用するので、動作領域を効果的に減少させる。「不整合」の垂直の導電延長部を有する実施形態はまた、第1の導電線の幅のより小さい部分がバイアの形成によって影響を受けるので第1の導電線の幅が比較的、より狭くされ得るということにより、メモリセル空間を縮小することができる。 A vertical conductive extension that is “mismatched”, for example, does not intersect the first conductive line so as to be completely surrounded by the first conductive line, is only a portion of the circumference, such as a semicircular circumference of the via. Interacting with a given first conductive line, etc., effectively reducing the operating area. Embodiments with “misaligned” vertical conductive extensions also have a relatively narrower first conductive line width because a smaller portion of the first conductive line width is affected by the formation of vias. As a result, the memory cell space can be reduced.
OTSなどのセル選択デバイス材料とPCMなどの記憶素子材料との間の表面積の量が減少するが、これらの二つの材料の間の比較的大きな電流が記憶素子材料の全体積を非晶質化するために使用され得る。動作体積は、約2πr*tGST*tWLであり、2πrは隣接する材料(円周の一部のみが記憶素子材料と相互作用する構成に関してさらに調整可能である)との界面における記憶素子材料の円周の(部分)であり、tGSTは動作可能な記憶素子材料の厚みであり、tWLはワード線などの有効な第1の導電線の厚みである。図9A〜Dに関して示される実施形態に基づき、有効な第1の導電線の厚みは、第1の導電線抵抗全体を許容可能に維持したままで、ヒーター材料945の厚み、tHまで縮小させることができる。
Although the amount of surface area between cell selection device materials such as OTS and storage element materials such as PCM is reduced, the relatively large current between these two materials renders the entire volume of the storage element material amorphous. Can be used to The operating volume is approximately 2πr * tGST * tWL, where 2πr is the circle of the memory element material at the interface with the adjacent material (only a portion of the circumference can be adjusted with respect to a configuration that interacts with the memory element material). The circumference (part), tGST is the thickness of the operable memory element material, and tWL is the thickness of an effective first conductive line such as a word line. Based on the embodiment shown with respect to FIGS. 9A-D, the effective first conductive line thickness can be reduced to the thickness of the
いくつかの実施形態によれば、それぞれの階に関して、GSTのようなPCMなどの記憶素子材料の薄層は、図9Cに示されるヒーター材料構成と同様に第1の導電線材料と直接に接触するなど第1の導電線材料に通信可能に結合するように平坦に堆積させることができる、または、図9Dに示されるヒーター材料構成と同様に第1の導電線材料の2つの層の間に挟むことができる。バイアの側壁に位置する第1の導電線材料の端部は、選択的なエッチング、またはセル選択デバイス材料を介する酸化によって窪まされ、絶縁され得る(図9A〜Dに関して前述したが、図9Dでは、記憶素子材料は954などの垂直導電延長部材料まで延在する)。明瞭化のために、得られる構造は、記憶素子材料が図9Cおよび図9Dでは参照番号945に対応する部分によって表され、かつ参照番号952に対応する部分が存在しないという改変も含めて、前述のように図9Cおよび9Dに示された構造と同様である。
According to some embodiments, for each floor, a thin layer of storage element material, such as PCM, such as GST, is in direct contact with the first conductive line material, similar to the heater material configuration shown in FIG. 9C. Can be deposited flat so as to be communicatively coupled to the first conductive wire material, or between two layers of the first conductive wire material, similar to the heater material configuration shown in FIG. 9D. Can be pinched. The end of the first conductive line material located on the sidewall of the via can be recessed and insulated by selective etching or oxidation through the cell selection device material (as described above with respect to FIGS. 9A-D, but in FIG. 9D The memory element material extends to a vertical conductive extension material such as 954). For clarity, the resulting structure is the same as that described above, including the modification that the memory element material is represented by the portion corresponding to
いくつかの実施形態によれば、3次元メモリアレイは、少なくとも絶縁材料によって互いに分離された複数の階層に記憶素子材料に隣接する複数の第1の導電線を備える積層体を備えることができる。記憶素子材料は、端部などに複数の第1の導電線のそれぞれに対して突出部を形成する。少なくとも1本の導電延長部は、複数の第1の導電線に対して実質的に直角に延在し、記憶素子材料に隣接して配置され得る。セル選択材料は、記憶素子材料の突出部と少なくとも1本の導電延長部との間のバイア内に形成され得る。 According to some embodiments, the three-dimensional memory array can comprise a stack comprising a plurality of first conductive lines adjacent to the memory element material in a plurality of layers separated from each other by at least an insulating material. The memory element material forms a protruding portion for each of the plurality of first conductive lines at an end portion or the like. The at least one conductive extension may extend substantially perpendicular to the plurality of first conductive lines and may be disposed adjacent to the memory element material. The cell selection material may be formed in a via between the protrusion of the memory element material and the at least one conductive extension.
この実施形態は、セル選択材料および導電延長部材料などの二つの材料だけが垂直BL部分内にあるので、セル寸法全体を縮小することができる。この実施形態はまた、メモリセルの動作可能な記憶素子材料の体積を第1の導電線と垂直の導電延長部との間に限定し、動作可能な記憶素子材料の体積を2πr*tGST*EXTWLに縮小する、2πrは隣接する材料(円周の一部のみが記憶素子材料と相互作用する構成に関してさらに調整可能である)との界面における記憶素子材料の円周の(部分)であり、tGSTは動作可能な記憶素子材料の厚みであり、EXTWLは比較的厚い低抵抗の第1の導電線材料からのGSTなどの薄い記憶素子材料の延長部である。 This embodiment can reduce the overall cell dimensions because only two materials, such as the cell selection material and the conductive extension material, are in the vertical BL portion. This embodiment also limits the volume of operable storage element material of the memory cell between the first conductive line and the perpendicular conductive extension, and the operable storage element material volume is 2πr * tGST * EXTWL. 2πr is the (part) of the circumference of the memory element material at the interface with the adjacent material (only a portion of the circumference can be adjusted with respect to the configuration that interacts with the memory element material), and tGST Is the operable memory element material thickness and EXTWL is an extension of a thin memory element material such as GST from a relatively thick low resistance first conductive line material.
特定の実施形態を本明細書では図示して説明したが、当業者であれば、同一の結果を達成するように算定した配置により図示した特定の実施形態を置換できることを理解するであろう。本開示は、本開示の種々の実施形態の適合化または変形にも及ぶように意図されている。これまでの説明は解説的に行ったのであって、限定的なものではないことを理解すべきである。上述の実施形態の組合せ、および本明細書で特定的に説明しなかった他の実施形態も、当業者にとっては上記の説明を見直した際に明らかになるであろう。本開示の種々の実施形態の範囲は、上述の構造体および方法を用いる他の用途も含む。したがって、本開示の種々の実施形態の範囲は、添付した特許請求の範囲を参照して、そのような特許請求の範囲の権利が有効な全ての均等物も共にして、決定されるべきである。 Although particular embodiments have been illustrated and described herein, one of ordinary skill in the art will appreciate that the particular embodiments illustrated can be replaced by arrangements that are calculated to achieve the same result. The present disclosure is intended to cover adaptations or variations of various embodiments of the present disclosure. It should be understood that the above description has been descriptive and not limiting. Combinations of the above embodiments, and other embodiments not specifically described herein, will be apparent to those of skill in the art upon reviewing the above description. The scope of the various embodiments of the present disclosure includes other applications using the structures and methods described above. Accordingly, the scope of various embodiments of the present disclosure should be determined with reference to the appended claims, including all equivalents of which such claims are entitled. is there.
以上の詳細な説明では、本開示を合理的に説明する目的のために、種々の特長を共に単一の実施形態にまとめた。この開示方法は、本開示の開示した実施形態が各特許請求の範囲で明記したより多数の特長を用いなければならないとの意図を反映するように解されるべきではない。むしろ、以下の特許請求の範囲が反映するように、発明主題は、開示された単一の実施形態の全特長より少なく存在する。したがって、以下の特許請求の範囲はここに詳細の説明に含められて、各特許請求の範囲はそれ自体で別個の実施形態として有効に存在する。 In the foregoing detailed description, various features have been grouped together in a single embodiment for the purpose of rationally describing the present disclosure. This method of disclosure is not to be interpreted as reflecting an intention that the disclosed embodiments of the present disclosure must employ more features than are expressly recited in each claim. Rather, the inventive subject matter lies in less than all features of a single disclosed embodiment, as reflected by the following claims. Thus, the following claims are hereby included in the detailed description, with each claim standing on its own as a separate embodiment.
Claims (18)
前記複数の階層の積層方向に沿って延在するように配置される少なくとも1本の導電延長部であって、前記複数の第1の導電線のうちの少なくとも1本の一部分と交差するように配置される、少なくとも1本の導電延長部と、
前記少なくとも1本の導電延長部の一端に接続される第2の導電線と、
前記少なくとも1本の導電延長部の側壁から他端にかけて延存して形成される記憶素子材料と、
前記少なくとも1本の導電延長部の前記側壁から前記他端にかけて、間に前記記憶素子材料を介在して形成されるセル選択材料と、
を備える、3次元メモリアレイ。 A laminate comprising a plurality of first conductive lines respectively disposed in a plurality of layers insulated from each other by at least one insulating material;
At least one conductive extension disposed so as to extend along a stacking direction of the plurality of layers, and intersects a part of at least one of the plurality of first conductive lines. At least one conductive extension disposed ;
A second conductive line connected to one end of the previous SL least one conductive extension,
A memory element material formed extending from the side wall to the other end of the at least one conductive extension;
A cell selection material formed by interposing the memory element material between the side wall and the other end of the at least one conductive extension;
A three-dimensional memory array.
前記積層体に形成された複数のバイアであって、それぞれが、前記積層方向に並んで配置された対応する複数の第1の導電線の各々の一部を貫通するように形成された、複数のバイアと、 A plurality of vias formed in the stacked body, each of which is formed so as to penetrate a part of each of a plurality of corresponding first conductive lines arranged side by side in the stacking direction. With the Bahia
それぞれが、前記複数のバイアの対応するバイアを埋めるように形成されるともに、一端面、他端面およびこれらの間の側壁面を有する、複数の導電延長部と、 A plurality of conductive extensions each formed to fill a corresponding via of the plurality of vias and having one end surface, the other end surface and a sidewall surface therebetween;
各々が、前記複数の導電延長部の対応する導電延長部の前記側壁面から前記他端面に渡って形成される複数の記憶素子材料と、 A plurality of memory element materials each formed from the side wall surface of the corresponding conductive extension of the plurality of conductive extensions to the other end surface;
各々が、前記複数の導電延長部の対応する導電延長部の前記側壁面から前記他端面に渡って、これらとの間に前記複数の記憶素子材料のうちの対応する記憶素子材料を介在しつつ形成される複数のセル選択材料と、 Each of the plurality of conductive extension portions extends from the side wall surface to the other end surface of the corresponding conductive extension portion, with the corresponding storage element material among the plurality of storage element materials interposed therebetween. A plurality of cell selection materials formed;
を備える、Comprising
3次元メモリアレイ。3D memory array.
絶縁材料によって互いに絶縁された複数の第1の導電線を備える積層体であって、前記複数の第1の導電線は、第1の方向に沿って並んで配置される積層体を形成することと、
前記積層体を貫通するバイアであって、その少なくとも一部が前記複数の第1の導電線のそれぞれを貫通するような、バイアを形成することと、
前記バイアの内壁及び底面に沿ってセル選択材料を前記バイアを埋め尽くすことなく形成することと、
前記バイアの前記内壁及び前記底面に沿って、これらとの間に前記セル選択材料を介在させて、前記バイアを埋め尽くすことなく前記バイアの一部を残すように記憶素子材料を形成することと、
前記バイアの前記一部を導電材料で埋めることにより、その底面および側面が前記セル選択材料及び前記記憶素子材料の両方で覆われる、導電延長部を形成することと、
前記積層体の上に、前記導電延長部の表面に接続された第2の導電線を形成することと、を含む、方法。 A method of forming a memory array, comprising:
A laminated body comprising a plurality of first conductive lines insulated from each other by an insulating material , wherein the plurality of first conductive lines form a laminated body arranged side by side along a first direction. When,
Forming a via that penetrates the stack, wherein at least a portion thereof penetrates each of the plurality of first conductive lines;
And forming without cell selection material along the inner wall and bottom of the via fill the vias,
Along the inner wall and the bottom surface of the via, and the cell selection material is interposed between them, forming a memory element material to leave a portion of the via without fills the vias When,
Filling the portion of the via with a conductive material to form a conductive extension whose bottom and side surfaces are covered with both the cell selection material and the memory element material ;
Wherein on the stacked body, wherein a the second to form formed conductive lines connected to the surface of the conductive extension, and including a method.
絶縁材料によって互いに絶縁された複数の第1の導電線を備える積層体であって、前記複数の第1の導電線は、第1の方向に沿って並んで配置される積層体を形成することと、 A laminated body comprising a plurality of first conductive lines insulated from each other by an insulating material, wherein the plurality of first conductive lines form a laminated body arranged side by side along a first direction. When,
前記積層体を貫通するバイアであって、その少なくとも一部が前記複数の第1の導電線のそれぞれを貫通するような、バイアを形成することと、 Forming a via that penetrates the stack, wherein at least a portion thereof penetrates each of the plurality of first conductive lines;
前記バイアにより露出された前記複数の第1の導電線の露出部分を除去することにより、前記複数の第1の導電線に複数の凹部をそれぞれ形成することと、 Forming a plurality of recesses in each of the plurality of first conductive lines by removing exposed portions of the plurality of first conductive lines exposed by the vias;
前記バイアの底部を含む内面に、前記複数の凹部のそれぞれを埋めながら、セル選択材料層を連続的に形成することと、 Continuously forming a cell selection material layer while filling each of the plurality of recesses on the inner surface including the bottom of the via;
前記セル選択材料層を選択的に除去することにより、前記複数の凹部のそれぞれに限定して複数のセル選択材料を残すことと、 Selectively removing the cell selection material layer to leave a plurality of cell selection materials limited to each of the plurality of recesses;
前記バイアの底部を含む内面および前記複数のセル選択材料のそれぞれの前記バイア側の面に沿って、記憶素子材料を前記バイアを埋め尽くすことなく前記バイアの一部を残したまま形成することと、 Forming a memory element material along an inner surface including a bottom of the via and a surface on the via side of each of the plurality of cell selection materials while leaving a part of the via without filling the via; ,
前記バイアの一部を導電材料で埋めることと、 Filling a portion of the via with a conductive material;
を含む、方法。Including a method.
前記複数の第1の導電線の上に形成され、かつ前記複数の第1の導電線に対して実質的に直角に配置される複数の第2の導電線であって、前記複数の第2の導電線のそれぞれが前記複数の第2の導電線および前記複数の第1の導電線に対して実質的に直角に延在するように配置される少なくとも1本の導電延長部に結合されて、前記導電延長部の少なくとも一部分がそれぞれの位置で互いの上に積み重ねられた前記複数の第1の導電線の一部を貫通する、複数の第2の導電線と、 A plurality of second conductive lines formed on the plurality of first conductive lines and disposed substantially perpendicular to the plurality of first conductive lines, wherein the plurality of second conductive lines Each of the plurality of conductive lines coupled to the plurality of second conductive lines and at least one conductive extension disposed to extend substantially perpendicular to the plurality of first conductive lines. A plurality of second conductive lines penetrating a portion of the plurality of first conductive lines, wherein at least a portion of the conductive extensions are stacked on top of each other at respective positions;
前記導電延長部のそれぞれの周囲に形成される、記憶素子材料と、 A memory element material formed around each of the conductive extensions;
前記導電延長部のそれぞれの周囲に形成される、セル選択材料と、を備え、 A cell selection material formed around each of the conductive extensions, and
それぞれの導電延長部が前記複数の第2の導電線のうちの1本のみに結合される、とともにEach conductive extension is coupled to only one of the plurality of second conductive lines; and
前記複数の第1の導電線のそれぞれに、前記複数の第1の導電線が積み重ねられる方向に隣接して通信可能に結合されるヒーター材料をさらに備え、前記ヒーター材料が前記積み重ねられる方向に沿った断面において、前記複数の第1の導電線の1本よりも小さい断面積を有し、前記ヒーター材料が前記複数の第1の導電線のそれぞれの1本と前記記憶素子材料との間に直列に配置される、 Each of the plurality of first conductive lines further includes a heater material communicatively coupled adjacent to a direction in which the plurality of first conductive lines are stacked, the heater material being along the stacking direction. A cross-sectional area smaller than one of the plurality of first conductive lines, and the heater material is disposed between each of the plurality of first conductive lines and the memory element material. Arranged in series,
3次元メモリアレイ。3D memory array.
積層方向に沿ってヒーター材料に隣接する複数の第1の導電線であって、第1の絶縁材料によって互いに分離される、ヒーター材料に隣接する前記第1の導電線を備える積層体を形成することと、
バイアの少なくとも一部が前記複数の第1の導電線のそれぞれおよび隣接するヒーター材料を貫通するように前記積層体を貫通するバイアを形成することと、
前記バイアの壁内の前記第1の導電線のそれぞれの露出領域に凹部を形成することと、
前記凹部内に第2の絶縁材料を形成することと、
前記ヒーター材料と接触するが前記第1の導電線とは接触せずに記憶素子材料を前記第1の絶縁材料および前記バイア内の前記凹部内に形成された前記第2の絶縁材料の上に形成することと、
前記記憶素子材料の上にセル選択材料を形成することと、
前記バイア内のセル選択材料の上に導電延長部を、前記セル選択材料および前記記憶素子材料がその周囲にあるように形成することと、
前記複数の第1の導電線および前記導電延長部の上に第2の導電線を形成することと、
を含む、方法。 A method of forming a memory array, comprising:
A plurality of first conductive lines adjacent to the heater material along the stacking direction, the stack including the first conductive lines adjacent to the heater material, separated from each other by the first insulating material. And
Forming a via that penetrates the stack such that at least a portion of the via penetrates each of the plurality of first conductive lines and an adjacent heater material;
Forming a recess in each exposed region of the first conductive line in the via wall;
Forming a second insulating material in the recess;
The memory element material is contacted with the heater material but without contact with the first conductive line, and on the first insulating material and the second insulating material formed in the recess in the via. Forming,
Forming a cell selection material on the memory element material;
Forming a conductive extension over the cell selection material in the via such that the cell selection material and the storage element material are around it;
Forming a second conductive line on the plurality of first conductive lines and the conductive extension;
Including the method.
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